JP2017111969A - 電池モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を増加させることなく、高電圧配線に起因する低電圧配線へのノイズの影響を抑制できる電池モジュールを提供する。
【解決手段】電池モジュール１００は、端子面１１ａに設けられた一対の端子、一対の突出部１５、および排出弁を含む電池セル１１を積層した電池スタックと、隣り合う端子を接続する複数のバスバー３１と、複数の一対の突出部１５上に配置される導電性プレート４０と、第１接続部および第２接続部を有する電池制御ユニット５０と、バスバー３１と第１接続部とに接続される高電圧配線６０と、第２接続部に接続される低電圧配線７０と、を備え、複数の端子面１１ａと、複数の一対の突出部１５と、導電性プレート４０とによって囲まれる部分にガス排出路が形成されており、導電性プレート４０は、高電圧配線６０およびバスバー３１が配置される側と低電圧配線が配置される側とを隔てる。
【選択図】図３

Description

本発明は、車両に搭載される電池モジュールに関する。

従来の電池モジュールが開示された文献として、たとえば特開２０１５−１３８６０５号公報（特許文献１）が挙げられる。

特許文献１に開示の電池モジュールにあっては、複数の電池セルを並べることによって電池スタックが構成されている。電池スタックには、各電池セルに設けられた排気弁を覆う排気ダクトが取り付けられている。排気ダクトには、電池スタックを制御する制御ユニットが取り付けられている。

また、互いに隣り合う電池セルの端子は、バスバーによって接続されている。バスバーは、上方側に露出するように設けられている。このバスバーには、高電圧が印加される検知電線が接続されており、複数の検知電線が束ねられて上記制御ユニットに接続されている。

特開２０１５−１３８６０５号公報

しかしながら、一般的に、電池スタックを制御する制御ユニットには、複数の検知電線とは別に、他の機器類と通信するための通信線が接続されている。この通信線には、検知電線よりも低い電圧が印加される。

特許文献１に開示の電池モジュールにおいては、高電圧が印加されるバスバーが露出している。何ら手立てなく制御ユニットに通信線を接続する場合には、低電圧が印加される通信線は、高電圧が印加されるバスバーおよび検知線に近接して配置されてしまい、これらからノイズの影響を受ける。

ノイズの影響を抑制するために、バスバーおよび検知線と、通信線との間に別部材を設けることが考えられるが、このような場合には、部品点数が増加してしまう。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、部品点数を増加させることなく、高電圧配線に起因する低電圧配線へのノイズの影響を抑制できる電池モジュールを提供することにある。

この電池モジュールは、端子面に設けられた一対の端子、上記一対の端子の内側において上記端子面から上記一対の端子よりも高く突出する一対の突出部、および上記一対の突出部の間において上記端子面に設けられた排出弁を含む電池セルを複数積層した電池スタックと、複数の上記電池セルの積層方向において互いに隣り合う上記端子を接続する複数のバスバーと、複数の上記一対の突出部上に配置され、複数の上記端子面を覆う導電性プレートと、第１接続部および第２接続部を有し、上記導電性プレート上に配置される電池制御ユニットと、上記バスバーと上記第１接続部とに接続される高電圧配線と、上記第２接続部に接続され、上記高電圧配線よりも電圧レベルが低い低電圧配線と、を備え、複数の上記一対の突出部および複数の上記端子面は、上記積層方向沿って並んで配置されており、複数の上記一対の突出部の間に位置する部分における上記複数の端子面と、複数の上記一対の突出部と、上記導電性プレートとによって囲まれる部分に、上記排出弁から排出されるガスを外部に排出するためのガス排出路が形成されており、上記導電性プレートは、上記電池制御ユニットの一部が挿入される挿入部を有し、上記第１接続部は、上記一対の突出部の外側であって、上記導電性プレートから見て上記電池スタックが位置する側に位置し、上記第２接続部は、上記導電性プレートから見て上記電池スタックが位置する側とは反対側に位置し、上記導電性プレートは、上記高電圧配線および上記バスバーが配置される側と上記低電圧配線が配置される側とを隔てる。

このような構成とすることにより、積層方向に沿って並べられた一対の突出部上に導電性プレートを配置することでガス排出路を形成することができる。また、導電性プレートに挿入部を設け、当該挿入部に電池制御ユニットの一部を挿入することで、高電圧配線が接続される第１接続部を導電性プレートの下方側に配置し、低電圧配線が接続される第２接続部を導電性プレートの上方側に配置することができる。これにより、高電圧配線およびバスバーが配置される側と、低電圧配線が配置される側とを、導電性プレートによって隔てることができる。この結果、高電圧配線に起因する低電圧配線へのノイズの影響を抑制することができる。

このように、電池セルの一対の突出部上に配置される導電性プレートが、ガス排出路の一部を構成しつつ、高電圧配線およびバスバーが配置される側と低電圧配線が配置される側とを隔てることにより、部品点数を増加させることなく、高電圧配線に起因する低電圧配線へのノイズの影響を抑制できる。

本発明によれば、部品点数を増加させることなく、高電圧配線に起因する低電圧配線へのノイズの影響を抑制できる電池モジュールを提供することができる。

本実施の形態に係る電池モジュールの斜視図である。 図１に示す電池モジュールの分解斜視図である。 図１に示す電池モジュールに含まれる電池制御ユニットの周辺の構成を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

図１は、本実施の形態に係る電池モジュールの斜視図である。図２は、図１に示す電池モジュールの分解斜視図である。図３は、図１に示す電池モジュールに含まれる電池制御ユニットの周辺の構成を示す概略図である。図１から図３を参照して、本実施の形態に係る電池モジュール１００について説明する。

図１から図３に示すように、電池モジュール１００は、ハウジング１、電池スタック１０、排気ダクト２０、バスバーモジュール３０、導電性プレート４０、電池制御ユニット５０、高電圧配線６０（図３参照）、および低電圧配線７０を備える。

ハウジング１は、電池スタック１０、排気ダクト２０、バスバーモジュール３０、導電性プレート４０、電池制御ユニット５０、高電圧配線６０、および低電圧配線７０を収容する。

電池スタック１０は、複数の電池セル１１を一方向（Ｘ軸方向）に積層することにより構成される。電池セル１１としては、たとえば、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池またはリチウムイオン電池等の二次電池を用いることができる。電池セル１１は、たとえば角型形状を有する。電池セル１１は、一対の端子、一対の突出部１５、排出弁１４を含む。

一対の端子は、正極端子１２および負極端子１３によって構成される。正極端子１２および負極端子１３は、電池セル１１の端子面１１ａに設けられている。正極端子１２および負極端子１３は、電池セル１１の幅方向（Ｙ軸方向）における一端側および他端側に設けられている。

一対の突出部１５は、一対の端子の内側に設けられている。一対の突出部１５は、正極端子１２と負極端子１３との間に設けられている。一対の突出部１５は、端子面１１ａから電池セル１１の高さ方向（Ｚ軸方向）に突出するように設けられている。一対の突出部１５は、Ｘ軸方向における端子面１１ａの一端側から他端側にかけて設けられている。一対の突出部１５の先端は、一対の端子の先端よりも高い位置に位置する。

排出弁１４は、一対の突出部１５の間における端子面１１ａに設けられている。排出弁１４は、電池セル１１の内圧が設定圧力よりも高くなる場合に開弁し、内圧の上昇を抑制する。

複数の電池セル１１は、積層方向（Ｘ軸方向）に正極端子１２と負極端子１３とが交互に並ぶように積層されている。複数の電池セル１１が積層された積層状態においては、複数の一対の突出部１５が、積層方向に沿って連続して連なる。また、上記積層状態においては、電池セル１１の端子面１１ａは同一平面上に位置する。

Ｘ軸方向における電池スタック１０の一方側および他方側には、一対のエンドプレート１６，１８が配置される。一対のエンドプレート１６，１８は、電池スタック１０の側方側に配置される拘束部材（不図示）によって連結されている。

この拘束部材は、電池スタック１０を挟み込んで拘束する拘束荷重を一対のエンドプレート１６，１８に負荷する。これにより、一対のエンドプレート１６，１８は、複数の電池セル１１を挟持する。

Ｘ軸方向における一方側に配置されるエンドプレート１６は、平面部１６ａおよび一対の凸部１７を有する。平面部１６ａは、積層方向における一方側に位置する電池セル１１の端子面１１ａに連続する。

一対の凸部１７は、平面部１６ａからＺ軸方向に突出するように設けられている。一対の凸部１７は、Ｘ軸方向における平面部１６ａの一端側から他端側にかけて設けられている。一対の凸部１７の先端は、一対の突出部１５の先端と同じ高さ位置に位置する。

一対の凸部１７は、積層方向の一方側に位置する電池セル１１の一対の突出部１５に、当該電池セル１１の外側から当接する。一対の凸部１７の間に位置する空間は、Ｘ軸方向に沿って連続する複数の一対の突出部１５の間に位置する空間と連通する。

一対のエンドプレートのうちＸ軸方向における他方側に配置されるエンドプレート１８は、平面部１８ａおよび閉塞部１９を有する。平面部１８ａは、積層方向の他方側に位置する電池セル１１の端子面１１ａに連続する。

閉塞部１９は、平面部１８ａからＺ軸方向に突出するように設けられている。閉塞部１９は、平面部１８ａの中央部に設けられている。閉塞部１９は、Ｙ軸方向に沿って所定の長さ延在する。

閉塞部１９は、積層方向の他方側に位置する電池セル１１の一対の突出部１５に、当該電池セル１１の外側から当接する。積層方向から見た場合に、閉塞部１９は、電池セル１１の一対の突出部１５のうちの一方側から他方側に跨るように設けられている。閉塞部１９は、Ｘ軸方向に沿って連続する複数の一対の突出部１５の間に位置する空間を積層方向の他方側から閉塞する。

導電性プレート４０は、複数の一対の突出部１５上に配置される。導電性プレート４０は、複数の端子面１１ａを覆う。

導電性プレート４０は、挿入部４１および固定部４２を有する。挿入部４１には、電池制御ユニット５０の一部が挿入される。挿入部４１は、上下方向から見た場合に、一対の突出部１５の外側に位置する。

挿入部４１は、たとえば、Ｙ軸方向における導電性プレート４０の一端側の一部が窪むことにより構成されている。なお、挿入部４１は、導電性プレート４０に設けられた開口部によって構成されていてもよい。

固定部４２は、電池制御ユニット５０を固定するためのものである。固定部４２は、上方（Ｚ軸正方向）に向けて突出する。固定部４２は、たとえば円柱形状を有する。

導電性プレート４０は、エンドプレート１６の一対の凸部１７およびエンドプレート１８の閉塞部１９に締結部材８０によって固定される。導電性プレート４０が固定された状態においては、複数の一対の突出部１５の間に位置する部分における複数の端子面１１ａと、複数の一対の突出部１５と、導電性プレート４０とによって囲まれる部分に、排出弁１４から排出されるガスを外部に排出するためのガス排出路Ｇが形成される。

ガス排出路Ｇの出口部は、エンドプレート１６の一対の凸部１７と、この間に位置する部分のエンドプレート１６の平面部１６ａと、一対の凸部１７の間の空間を覆う部分の導電性プレート４０によって構成される。

排気ダクト２０は、ガス排出路Ｇの出口部に接続される。排気ダクト２０は、電池セル１１の開口した排出弁１４から排出されたガスを外部に排出する。

バスバーモジュール３０は、Ｙ軸方向における電池スタック１０の一端側および他端側にそれぞれ設けられている。バスバーモジュール３０は、Ｙ軸方向に沿って延在するように設けられている。

バスバーモジュール３０は、複数のバスバー３１と、収容ケース３２および絶縁カバー３３を含む。バスバー３１は、互いに隣り合う電池セル１１の正極端子１２と負極端子１３とを接続する。これにより、複数の電池セル１１が直列に接続される。

収容ケース３２は、上方に向けて開口する略箱型形状を有する。収容ケース３２は、Ｙ軸方向に沿って延在する。収容ケース３２の内部は、複数の仕切部３４によって仕切られている。複数の仕切部３４によって仕切られた収容空間Ｓにバスバー３１が収容されている。

各収容空間Ｓを規定する収容ケース３２の底部には、互いに隣り合う電池セル１１の正極端子１２および負極端子１３に対応する位置に貫通孔３２ａが設けられている。当該貫通孔３２ａに正極端子１２および負極端子１３が挿入され、収容ケース３２が電池スタック１０に取り付けられる。

Ｙ軸方向における収容ケース３２の外側側面には、高電圧配線６０を取り出すための取出部３２ｂが設けられている。

絶縁カバー３３は、Ｙ軸方向に沿って延在する。絶縁カバー３３は、収容ケース３２の上面開口を覆う。これにより、バスバー３１の上方が絶縁カバー３３によって覆われる。

電池制御ユニット５０は、略Ｌ字形状を有する。電池制御ユニット５０は、第１部分５１、第２部分５２および取付部５３が設けられている。第１部分５１は、Ｙ軸方向に沿って延在する。第２部分５２は、Ｙ軸方向における第１部分５１の一端側から下方に向けて突出する。取付部５３は、第１部分５１から外側に突出するように設けられている。取付部５３は、導電性プレート４０に設けられた固定部４２に対応する位置に設けられている。

第２部分５２が導電性プレート４０の挿入部４１に挿入された状態で、取付部５３が導電性プレート４０の固定部４２に取り付けられることにより、電池制御ユニット５０は、導電性プレート４０に固定される。

電池制御ユニット５０は、高電圧側と低電圧側が設けられている。高電圧側は、第２部分５２に設けられている。第２部分５２には、たとえば電圧検出部が設けられている。電圧検出部は、各電池セル１１の電圧を検出する。電圧検出部は、第１接続部を有する。第１接続部は、電池セル１１に設けられた一対の突出部１５の外側であって、導電性プレート４０から見て電池スタック１０が位置する側に位置する。第１接続部には、高電圧配線６０が接続される。

電圧検出部は、電池制御ユニット５０に設けられた回路基板（不図示）に電圧検出回路を実現する電子部品（不図示）を実装することにより構成されている。

低電圧側は、第１部分５１に設けられている。第１部分５１には、たとえば、制御部が設けられている。制御部には、電圧検出部によって検知された検知結果が入力される。制御部は、当該検知結果に基づいて、電池セル１１への電力の入力および出力を制御する。また、制御部は、第２接続部を有する。第２接続部は、導電性プレート４０から見て電池スタックが位置する側とは反対側に位置する。第２接続部には、低電圧配線７０が接続される。

制御部は、電池制御ユニット５０に設けられた回路基板（不図示）に制御回路を実現する電子部品（不図示）を実装することにより構成されている。

高電圧配線６０は、電池制御ユニット５０の高電圧側に設けられた上述の第１接続部とバスバー３１とを接続する。低電圧配線７０は、電池制御ユニット５０の低電圧側に設けられた上述の第２接続部と他の電子機器（たとえば車両ＥＣＵ等）とを接続する。低電圧配線７０に印加される電圧は、高電圧配線６０に印加される電圧よりも低くなっている。

高電圧配線６０およびバスバー３１が配置される側と低電圧配線７０が配置される側とは、導電性プレート４０によって隔てられている。

以上のような構成とすることにより、積層方向に沿って並べられた一対の突出部１５上に導電性プレート４０を配置することでガス排出路Ｇを形成することができる。また、導電性プレート４０に挿入部４１を設け、挿入部４１に電池制御ユニット５０の一部（高電圧側）を挿入することで、高電圧配線６０が接続される第１接続部を導電性プレート４０の下方側に配置し、低電圧配線７０が接続される第２接続部を導電性プレート４０の上方側に配置することができる。これにより、高電圧配線６０およびバスバー３１が配置される側と、低電圧配線７０が配置される側とを、導電性プレート４０によって隔てることができる。この結果、高電圧配線６０に起因する低電圧配線７０へのノイズの影響を抑制することができる。

このように、電池セル１１の一対の突出部１５上に配置される導電性プレート４０が、ガス排出路Ｇの一部を構成しつつ、高電圧配線６０およびバスバー３１が配置される側と低電圧配線７０が配置される側とを隔てることにより、部品点数を増加させることなく、バスバー３１および高電圧配線６０に起因する低電圧配線７０へのノイズの影響を抑制できる。

また、バスバー３１を絶縁カバー３３によって覆うことにより、バスバー３１に起因する低電圧配線７０へのノイズの影響をさらに抑制することができる。

低電圧配線７０へのノイズの影響を抑制することにより、低電圧配線側においてもシールド線およびツイスト線等の耐電磁ノイズに優れたケーブルを採用しなくてもすむ。これにより、ケーブルの構成を簡素化することができ、電池モジュール１００内において他の部品の設置スペースを拡大させることができる。また、ケーブルの構成を簡素化することで、ケーブルの柔軟性を向上させることができ、他の部品の搭載制約を緩和させることができる。

なお、上述した実施の形態においては、電池制御ユニット５０の高電圧側が完全に導電性プレート４０の下方に配置される場合を例示して説明したが、これに限定されず、高電圧側が、他の低圧機器類または低電圧配線に影響なく配置される限り、高電圧側の一部が導電性プレート４０の上方に配置されていてもよい。

また、一対の突出部１５に積層方向に貫通する貫通孔を設け、積層方向に並ぶ複数の一対の突出部１５の貫通孔に拘束用のバンドを通すことにより、複数の電池セル１１を拘束してもよい。この場合には、拘束用のバンドが複数の電池セル１１の幅方向（Ｙ軸方向）に食み出さないため、電池モジュールを小型化することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ ハウジング、１０ 電池スタック、１１ 電池セル、１１ａ 端子面、１２ 正極端子、１３ 負極端子、１４ 排出弁、１５ 突出部、１６ エンドプレート、１６ａ 平面部、１７ 凸部、１８ エンドプレート、１８ａ 平面部、１９ 閉塞部、１９ａ 取付孔、２０ 排気ダクト、３０ バスバーモジュール、３１ バスバー、３２ 収容ケース、３２ａ 貫通孔、３２ｂ 取出部、３３ 絶縁カバー、３４ 仕切部、４０ 導電性プレート、４１ 挿入部、４２ 固定部、５０ 電池制御ユニット、５１ 第１部分、５２ 第２部分、５３ 取付部、６０ 高電圧配線、７０ 低電圧配線、８０ 締結部材、１００ 電池モジュール。

Claims (1)

1. 端子面に設けられた一対の端子、前記一対の端子の内側において前記端子面から前記一対の端子よりも高く突出する一対の突出部、および前記一対の突出部の間において前記端子面に設けられた排出弁を含む電池セルを複数積層した電池スタックと、
   複数の前記電池セルの積層方向において互いに隣り合う前記端子を接続する複数のバスバーと、
   複数の前記一対の突出部上に配置され、複数の前記端子面を覆う導電性プレートと、
   第１接続部および第２接続部を有し、前記導電性プレートに固定される電池制御ユニットと、
   前記バスバーと前記第１接続部とに接続される高電圧配線と、
   前記第２接続部に接続され、前記高電圧配線よりも電圧レベルが低い低電圧配線と、を備え、
   複数の前記一対の突出部および複数の前記端子面は、前記積層方向沿って並んで配置されており、
   複数の前記一対の突出部の間に位置する部分における複数の前記端子面と、複数の前記一対の突出部と、前記導電性プレートとによって囲まれる部分に、前記排出弁から排出されるガスを外部に排出するためのガス排出路が形成されており、
   前記導電性プレートは、前記電池制御ユニットの一部が挿入される挿入部を有し、
   前記第１接続部は、前記一対の突出部の外側であって、前記導電性プレートから見て前記電池スタックが位置する側に位置し、
   前記第２接続部は、前記導電性プレートから見て前記電池スタックが位置する側とは反対側に位置し、
   前記導電性プレートは、前記高電圧配線および前記バスバーが配置される側と前記低電圧配線が配置される側とを隔てる、電池モジュール。

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